鐵絲纏繞包裝機(jī)的設(shè)計(jì)——機(jī)架及總裝的設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論文題目： 鐵絲纏繞包裝機(jī)的設(shè)計(jì) 機(jī)架及總裝的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 摘 要 本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括機(jī)架的設(shè)計(jì)，大轉(zhuǎn)盤動(dòng)力及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，帶動(dòng)鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦輪動(dòng)力源和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .除此之外另外還包括對(duì)電機(jī)的選擇，軸，軸承，齒輪，帶，鏈和螺釘?shù)鹊脑O(shè)計(jì)選擇和繪圖。并運(yùn)用 pro-e，完成對(duì)各個(gè)零件的繪制，并完成組裝圖，最后完成對(duì)鐵絲纏繞包裝機(jī)的設(shè)計(jì)，并運(yùn)用 PRO-E 繪圖中的動(dòng)力源使其運(yùn)動(dòng) ，完成模擬纏繞包裝過程。設(shè)計(jì)出成本較低，可靠性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)省時(shí)間的自動(dòng)鐵絲纏繞包裝機(jī)。 本文設(shè)計(jì)了鐵絲包裝機(jī)的機(jī)架部分，包括對(duì)整個(gè)鐵絲包裝機(jī)機(jī)架上的所有零件的設(shè)計(jì)，校核和繪圖。 關(guān)鍵詞：鐵絲纏繞包裝機(jī)，鐵絲纏繞，機(jī)架，機(jī)架設(shè)計(jì)，包裝機(jī) The design of packaging machine about the iron wire circle -The design of framework and General Assembly Abstract The design content mainly includes the rack the design, the big turntable power and the structural design, the impetus iron wire plate rotates friction gear power supply and organization design. In addition other also includes to the electrical machinery choice, the axis, the bearing, the gear, the belt, the chain and the bolt and so on the design choice and the cartography. And utilizes pro-e, completes to each components plan, and completes the assembly chart, finally completes to the iron wire twines the packaging machine the design, and causes its movement using the PRO-E in power supply, completes the simulation winding packing process. Designs the cost to be low, Reliable, the service life is long, saves the labor force, saves the time the automatic iron wire winding packaging machine. This article has designed the iron wire packaging machine rack section, including to on entire iron wire packaging machine rack all components design, examination and cartography. Key words： Iron Wire Winding Packaging Machine， Iron Wire Winding， Rack， Rack Design， Packaging Machine 目 錄 1 緒論 . 1 2 設(shè)計(jì)要求 . 2 3 包裝機(jī)總裝及機(jī)架的設(shè)計(jì)方案 . 4 3.1 包裝機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) . 4 3.2 包裝機(jī)中帶動(dòng)鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì) . 4 3.3 包裝機(jī)上對(duì)包裝帶纏繞鐵絲盤的設(shè)計(jì) . 4 3.4 總圖的設(shè)計(jì)如圖 . 5 4 對(duì)機(jī)架主要零件的設(shè)計(jì) . 6 4.1 對(duì)正板上各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 6 4.1.1 主板材料選擇 . 6 4.1.2 主板厚選擇 . 7 4.1.3 板大小尺寸的設(shè)計(jì) . 7 4.1.4 對(duì)放置電動(dòng)機(jī)板的設(shè)計(jì) . 9 4.1.5 對(duì)主架上固定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 11 4.2 對(duì)底座及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 12 4.2.1 板材料的選擇 . 12 4.2.2 對(duì)板厚的設(shè)計(jì) . 13 4.2.3 對(duì)板大小的設(shè)計(jì) . 13 4.2.4 對(duì)底座絲杠夾緊機(jī)構(gòu)箱體的設(shè)計(jì) . 15 4.3 對(duì)側(cè)架上架的設(shè)計(jì) . 15 4.3.1 對(duì)側(cè)架上架材料的選擇 . 15 4.3.2 對(duì)機(jī)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì) . 15 4.3.3 對(duì)側(cè)架和上架的尺寸設(shè)計(jì) . 15 4.4 對(duì)上架受力情況校核 . 15 5 對(duì)附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 16 5.1 滑板滑塊機(jī)構(gòu) . 16 5.1.1 對(duì)滑板滑塊材料的選擇， . 16 5.1.2 對(duì)滑板滑塊板厚的設(shè)計(jì) . 16 5.1.3 對(duì)滑板滑塊尺寸大小的設(shè)計(jì) . 16 5.2 對(duì)螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) . 16 5.3 對(duì)上架上固定手柄的設(shè)計(jì) . 18 6 結(jié)束語 . 18 致謝 . 19 參考文獻(xiàn) . 20 1 1 緒論 機(jī)械設(shè)計(jì)（ machine design），是根據(jù) 使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。 鐵絲的纏繞包裝問題是現(xiàn)社會(huì)的一個(gè)難題 .一是包裝的方法老舊 .二是包裝浪費(fèi)時(shí)間 .還有就是包裝的手工勞動(dòng)占很大的部分 .造成勞動(dòng)力的浪費(fèi) .所以現(xiàn)存的鐵絲包裝機(jī)不能快速，高科技，節(jié)省勞動(dòng)力的對(duì)鐵絲進(jìn)行自動(dòng)化包裝 .因此就要求我們對(duì)鐵絲包裝機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) . 設(shè)計(jì)爭(zhēng)取采用新的機(jī)器纏繞包裝后，能完成鐵絲的自動(dòng)包裝 .并且能達(dá)到節(jié)省勞動(dòng)力 .節(jié)省時(shí)間 .進(jìn)而利用高新科技達(dá)到節(jié)省成本 .完成鐵絲的纏繞包裝 .這樣使包裝機(jī)的使用壽命也能大大加強(qiáng) .鐵絲的纏繞包裝的可靠性也會(huì)大大加強(qiáng) .達(dá)到社會(huì)上要求的標(biāo)準(zhǔn) .提高社會(huì)生產(chǎn)力 . 目前在我國(guó)，受經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平的限制，手工和半自動(dòng)鐵絲纏繞包裝仍是我國(guó)中最常用的鐵絲包裝方式。由于投資成本較低，我國(guó)勞動(dòng)力豐富 .且操作簡(jiǎn)單 .所以在中小型企業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。 隨著鐵絲包裝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鐵絲包裝技術(shù)難以滿足現(xiàn)今鐵絲纏繞包裝需求。國(guó)外普遍利用自動(dòng)鐵絲包裝技術(shù)來替代老舊的鐵絲包裝技術(shù)，這種自動(dòng)鐵絲纏繞包裝技術(shù)在工 業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已開始推廣使用。在國(guó)內(nèi)鐵絲纏繞包裝行業(yè)中，近年來開始嘗試采用自動(dòng)鐵絲包裝機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工包裝的方法，目前還沒有推廣。 自動(dòng)鐵絲纏繞包裝機(jī)在完成鐵絲包裝技術(shù)的同時(shí)也能節(jié)能環(huán)保，同時(shí)使用時(shí)間長(zhǎng)久 .但是鑒于它的設(shè)備體積大、功率因數(shù)低、費(fèi)用較高等原因，在中小型鐵絲纏繞工廠上多不用。把傳統(tǒng)的鐵絲包裝機(jī)改成更加節(jié)能，占地小 .功率高 .鐵絲包裝質(zhì)量?jī)?yōu)良 .價(jià)格合理包裝機(jī)器是鐵絲包裝機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要項(xiàng)目。因此用 CAD 設(shè)計(jì)出鐵絲纏繞包裝機(jī)，也就顯得尤其需要。 在 CAD 軟件發(fā)展初期， CAD 的含義僅僅是圖板的替代品， 即：意指 Computer Aided Drawing(or Drafting)而非現(xiàn)在我們經(jīng)常討論的 CAD(Computer Aided Design)所包含的全部?jī)?nèi)容。 CAD 技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70 年代末期，以后作為 CAD 技術(shù)的一個(gè)分支而相對(duì)單獨(dú)、平穩(wěn)地發(fā)展。早期應(yīng)用較為廣泛的是 CADAM 軟件，近十年來占據(jù)繪圖市場(chǎng)主導(dǎo)地位的是 Autodesk 公司的 AutoCAD 軟件。 2 但是隨著今年來 CAD 三維繪圖軟件的出現(xiàn)，原來的二維繪圖明顯出現(xiàn)它的不足之處，不能直接表現(xiàn)出零件的許多功能，而在現(xiàn)在的 的 CAD 三維繪圖上就能直接反映出材料的重量，圖形的立體結(jié)構(gòu)等等，使零件的形狀大小更加直觀。便于觀察和修改，而現(xiàn)在普遍使用的 CAD 三維繪圖軟件有 UG， PRO-E,SLIOD WORK 等，Pro/ENGINEER 是美國(guó) PTC 公司的三維設(shè)計(jì)軟件，它的參數(shù)化特征和相關(guān)性是區(qū)別其它軟件的最大特點(diǎn)。作為三維軟件的代表，它的應(yīng)用范圍日趨廣泛，因而現(xiàn)在一般都是使用 PRO-E 軟件繪制出機(jī)械設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)。（ pro E） Pro/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特 征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡(jiǎn)易和靈活。Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。所以使用使用 PRO-E繪制設(shè)計(jì)圖是我們的首選。 2 設(shè)計(jì)要求 鐵絲纏繞包裝機(jī)是要完成對(duì)鐵絲盤的纏繞包裝，在把鐵絲盤（鐵絲纏繞成的盤）放在已知位置的時(shí)候，包裝帶會(huì)自動(dòng)纏繞包裝鐵絲 盤，直到包裝完成。當(dāng)然我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過程中需要給鐵絲盤提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，同時(shí)也要給包裝帶提供一個(gè)繞盤旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，這樣才能實(shí)現(xiàn)鐵絲的包裝。 另外要 了解鐵絲纏繞包裝機(jī)的主要用途，國(guó)內(nèi)外研究及使用情況，與另外兩位同學(xué)一起研究制訂整機(jī)設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)鐵絲纏繞包裝機(jī)的機(jī)架進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求是指在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。（ 1）、機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。（ 2） 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。（ 3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更 換都方便。（ 4） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的 3 內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。（ 5）抗振性能好。（ 6）耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。（ 7）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求機(jī)架導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。我們?cè)O(shè)計(jì)主要包括對(duì)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使其達(dá)到能夠完成鐵絲包裝的要求。同時(shí)也要對(duì)包裝機(jī)材料的選擇，和所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)（主要包括軸，軸承，和轉(zhuǎn)矩大的地方）應(yīng)力校核，并對(duì)機(jī)構(gòu)合理性分析。達(dá)到所需要求。另外，要認(rèn)真對(duì) pro-e進(jìn)行學(xué)習(xí)，完成對(duì)所需機(jī)構(gòu)的各種設(shè)計(jì)，主要是指機(jī)架的設(shè)計(jì)。并對(duì)機(jī)架的受力件進(jìn)行受力分析 .并有必要計(jì)算后放可設(shè)計(jì)制圖 .并完成總裝圖的裝配。 所謂鐵絲纏繞包裝機(jī)主要完成鐵絲纏繞包裝任務(wù)，因此我們要假設(shè)出所使用的各種零件，并且使它完成包裝任務(wù)，（ 1）我們要假設(shè)出動(dòng)力源，有已知我們可知我們使用的動(dòng)力源主要應(yīng)該包括二部分，一是要使鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)，二是使包裝帶自動(dòng)包裝在鐵絲盤上，因們應(yīng)該假設(shè)出鐵絲盤的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)該能帶動(dòng)它轉(zhuǎn)動(dòng)， 圖 2-1 鐵絲纏繞包裝機(jī)設(shè)想圖 同時(shí)包裝帶也要轉(zhuǎn)動(dòng)，完成包裝鐵絲，這樣我們就要發(fā)揮想象假設(shè)它們的機(jī)構(gòu)并 把它放在一定的機(jī)架上完成它的工作。假設(shè)機(jī)構(gòu)如圖 2-1。 4 3 包裝 機(jī)總裝及機(jī)架的設(shè)計(jì)方案 3.1 包裝機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) 所謂機(jī)架，即在機(jī)器（或儀器）中支承或容納零、部件的零件。按制造方法，機(jī)架可分為鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架和螺栓聯(lián)接或鉚接機(jī)架。其設(shè)計(jì)步驟一般指（ 1） 初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和一般要求，初步確定機(jī)架結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以保證其內(nèi)外部零件能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（ 2） 根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。例如非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備單件的機(jī)架、機(jī)座、可采用焊接代替鑄造。（ 3） 分析載荷情況，載荷包括機(jī)架上的設(shè)備重量、機(jī)架本身重量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷等。（ 4） 確定結(jié)構(gòu)的形式，例如采用桁架結(jié)構(gòu)還是板結(jié)構(gòu)等。再參考有關(guān)資料，確定結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)（即高、寬、板厚與材料）等 .（ 5） 畫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。（ 6） 參照類似設(shè)備的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程，確定本機(jī)架結(jié)構(gòu)所允許的撓度和應(yīng)力。 （ 7） 進(jìn)行計(jì)算，確定尺寸。（ 8）有必要時(shí)，進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算并校核或做模型試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，確定最終尺寸。 (9)同時(shí)我們應(yīng)該考慮到包裝機(jī)其他部分的設(shè)計(jì)要求從而完成對(duì)包裝機(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì) . 3.2 包裝機(jī)中帶動(dòng)鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求我們知道應(yīng)該把鐵絲盤放在固定位置，然后給其動(dòng)力讓其轉(zhuǎn)動(dòng)，所以 ，我們首先應(yīng)該給鐵絲盤一固定的裝置，并且應(yīng)該保證固定位置的可靠及能動(dòng)性，可靠主要指保證鐵絲盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不至于出現(xiàn)移動(dòng)，而能動(dòng)是保證鐵絲盤大小變化情況下仍然能實(shí)現(xiàn)鐵絲盤的夾緊和轉(zhuǎn)動(dòng)。而動(dòng)力源就是指給動(dòng)力讓鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)，考慮到現(xiàn)實(shí)情況，我們要使鐵絲盤轉(zhuǎn)動(dòng)最好使用摩擦輪，用摩擦力帶動(dòng)鐵絲盤旋轉(zhuǎn)。要想鐵絲盤在摩擦力的作用下旋轉(zhuǎn)，考慮到實(shí)際情況，鐵絲盤是圓形結(jié)構(gòu)，所以我們應(yīng)該在鐵絲盤下對(duì)稱的位置給它一摩擦力，帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)。使其正常工作。這樣就完成了對(duì)鐵絲盤的設(shè)計(jì)。 3.3 包裝機(jī)上對(duì)包裝帶纏繞鐵絲盤的設(shè)計(jì) 包裝過程中， 包裝帶纏繞包裝在鐵絲盤上的過程是包裝的主要過程，因此對(duì)此部分的設(shè)計(jì)也是十分重要，要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，首先要對(duì)包裝帶怎么才能完成對(duì)鐵絲盤環(huán)形結(jié)構(gòu)的纏繞，要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就要保證包裝帶能在鐵絲盤盤內(nèi)和盤外構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)，這樣就完成了一次的纏繞，同樣隨著鐵絲盤的旋轉(zhuǎn)不斷的對(duì) 5 鐵絲盤一圈一圈的旋轉(zhuǎn)纏繞，也就慢慢完成對(duì)鐵絲盤的包裝。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，包裝帶要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，必須要使包裝帶位于一個(gè)圓形軌跡上的固定位置，這樣隨著圓形軌跡的旋轉(zhuǎn)也就完成了纏繞，這就要求我們必須要把包裝帶放在一個(gè)固定的環(huán)形結(jié)構(gòu)上，這樣隨著纏繞盤的旋轉(zhuǎn)，就能 完成工作。同時(shí)我們也要對(duì)纏繞盤的放置和怎么旋轉(zhuǎn)進(jìn)行考慮，由于纏繞盤要完全在鐵絲盤中經(jīng)過，所以它不能有中心軸，它的旋轉(zhuǎn)必須要有外力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，這樣我們就要考慮到用摩擦輪帶動(dòng)纏繞 圖 3-1 鐵絲纏繞包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖（正面） 盤運(yùn)動(dòng)的設(shè)想 7，這樣就完成其設(shè)計(jì)。 3.4 總圖的設(shè)計(jì)如圖 完成以上每步設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們有也要考慮到它們之間位置的關(guān)系，怎樣才能實(shí)現(xiàn)纏繞功能，這就要求我們發(fā)揮想象，和另外兩個(gè)同學(xué)密切配合，同時(shí)在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出鐵絲纏繞包裝機(jī)如圖 3-1， 3-2 這樣就完成對(duì)鐵絲纏繞包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。 6 4 對(duì)機(jī)架 主要零件的設(shè)計(jì) 假設(shè)大轉(zhuǎn)盤直徑為 1000mm，厚度 50mm，同時(shí)槽深 15mm，開槽大小 30mm。轉(zhuǎn)速 60 轉(zhuǎn)每分，包裝帶寬度為 100mm。小摩擦輪大小 100mm，主要起支撐作用，大摩擦輪大小為 150mm，主要起摩擦帶動(dòng)大轉(zhuǎn)盤。小摩擦輪軸心分別位于 與圓心在同一條直線的水平方向和豎直方向上，大摩擦輪與水平夾角為 45 度，并且摩擦輪厚度為 30mm，鐵絲盤大小取 60mm-120mm之間，寬度為 150mm。 圖 3-2 鐵絲纏繞包裝機(jī)設(shè)計(jì)圖（反面） 材料選取一般的鑄造材料鑄鋼。 4.1 對(duì)正板上各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1.1 主 板材料選擇 為了能使機(jī)器使用長(zhǎng)久，同時(shí)保證機(jī)構(gòu)安全可靠。由于結(jié)構(gòu)圖形不復(fù)雜。材料選 7 用 45 號(hào)鋼。板的結(jié)構(gòu)采用鑄造成型， 4.1.2 主板厚選擇 有 h*b500*500，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2-1 所以板厚 15mm， 表 4-1 最小壁厚 鑄造方法 鑄造尺寸 鑄鋼 砂型 200*200-500*500 15-25 金屬型 70*70 5 70*70-150*150 10 而對(duì)相同壁厚連接處的設(shè)計(jì)有公式 R（ 1 6 1 3） a R1 R+a （其中 R1為連接處外壁圓角大小 ,R為內(nèi)壁圓角大小，a 為壁厚） 4.1.3 板大小尺寸的設(shè)計(jì) 有大轉(zhuǎn)盤直徑 1000，摩 擦輪直徑 150，同時(shí)電機(jī)后座要設(shè)計(jì)電機(jī)放置位置，考慮到主板的配合，所以取正板長(zhǎng) *寬 =2000*2000。而開口大小根據(jù)鐵絲盤的寬度d1=150 和固定鐵絲盤絲桿的直徑 d2=50, 所以開槽大小 L=d1+d2=250+L1(L1 為絲杠加緊過程的活動(dòng)空間 ) 為了有足夠的空間使其滿足移動(dòng)條件，取 L=500mm。另外板上孔大小的選擇 根據(jù)孔于軸配合，對(duì)于大摩擦輪：如圖 4-2 8 圖 4-2 ，摩擦輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3、 4 錐齒輪 5 同步帶輪 6 機(jī)架 7 大摩擦輪 圖 4-1 主板及附屬機(jī)構(gòu) 已知在機(jī)構(gòu)中， 6 和 7 連接的軸 r=25，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用深溝球軸承 6205，通過機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查的 D=52mm，所以在此繪制如圖所示孔，并且由于孔大小位置根據(jù)大轉(zhuǎn)盤的中心位置決定，其距離 h h=R+r-d （其中 R 為大轉(zhuǎn)盤半徑， r 為大摩擦輪直徑， d 為盤上開槽 的深度。） 通過上式計(jì)算可知 h=560，方向是與豎直線夾角 45 度。 1111 22 3 4 5 6 7 9 對(duì)于小摩擦輪，同樣有另一位同學(xué)設(shè)計(jì)得知軸為 25mm，根據(jù)公式（ 3），可算得 h1=535mm。方向如圖 2-1 完成對(duì)孔設(shè)計(jì)。 4.1.4 對(duì)放置電動(dòng)機(jī)板的設(shè)計(jì) 根據(jù)已知 1) 纏繞盤重力計(jì)算 G = *g*v =2.8*1000*0.05* *(r1*r1-r2*r2)*10 =208.81N 2）摩擦輪轉(zhuǎn)速計(jì)算 n2 =2* 1*1 D Dn （ 5） =15* 100*60 =400r/min 3) 求電機(jī)的功率 由纏繞盤的重力及摩擦輪對(duì)纏繞盤的支撐力夾角 90計(jì)算支撐力 N1 和 N2為： N1= G22=22*208.81=147.63N 橡膠輪與纏繞盤間的摩擦系數(shù) 6.0 F1=F2 F1=N1* F1、 F2F3、 F4 由于摩擦力 F3、 F4 非常小，因此可忽略。 纏繞盤轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的功率為： WGNFVFP69.741*22*2*12*12*12 由電動(dòng)機(jī)到纏繞盤之間的總效率為： 5*4*3*2*1 10 1 、 2 、 3、 4、 5 分別為聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)、 同步帶 傳動(dòng)、與機(jī)架裝配的軸承及摩擦輪傳動(dòng)的效率。取 1 =0.95、 2 =0.94、 3=0.96、 4=0.98、 5=0.88 則 =0.95*0.94*0.96*0.98*0.88 所以 KWPPd 056.188.0*98.0*96.0*94.0*95.0 742.0 通過查表 4-2 選 YEJ100L-6 型電機(jī) . 4） 軸的結(jié)構(gòu) 12 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-3，取 A0=126,于是得： 330m i n 85.18400 94.0*95.0*5.1*126 mmnPAd 取 d=20mm 因?yàn)樵撦S段 1 是與摩擦輪配合，因此其長(zhǎng)度為 30mm， 2段軸是對(duì)摩擦輪起一個(gè) 表 4-2 安裝尺寸 中心高 H 外形尺寸 L(AC/2+AD)HD 底腳安裝 尺寸 A*B 地腳螺栓 孔直徑 K 軸身尺寸 D*E 裝鍵部位 尺寸 F*GD 100 380*282.5*245 160*140 12 28*60 8*7 定位作用，因此該段軸的直徑為 d2=23mm,因?yàn)樵摱问桥c軸承相配合且機(jī)架與摩擦輪之間應(yīng)留有一定的空隙，所以其長(zhǎng)度為 25mm,3 軸段是與通過機(jī)架的軸承相配合，軸承由軸承端蓋和套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，軸承選用 6205 型深溝球軸承，因此 3 段的軸肩不起定位 作用，該段的直徑 d3=25mm,該段軸的長(zhǎng)度取決于機(jī)架的厚度 L3=18mm， 4 段軸的軸肩不起定位作用， d4=27mm，長(zhǎng)度比帶輪寬度小一些，L4=76mm,下一段軸要其定位作用，因 d5=30mm，其是一軸環(huán)，寬度為 5mm,第六段軸是與錐齒輪相配合，其軸頸為 27mm，寬度取決于錐齒輪的寬度。 軸的結(jié)構(gòu)如圖 4-3所示： 11 圖 4-4 卡盤配合 圖 4-3 軸 有這些可知電機(jī)安裝位置 . 4.1.5 對(duì)主架上固定機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 固定機(jī)構(gòu)采用卡盤結(jié)構(gòu)得，卡盤結(jié)構(gòu)如圖 4-4。其中卡盤中間空距離即螺頭的厚度取 20mm，卡盤塊伸出距離有主板與側(cè)架的配合情況決定，同時(shí)假設(shè)卡盤卡的螺頭直徑 90，螺桿直徑 42，校核桿受力情況 有主板的重量，大約有 G=G1+G2(G1 為主板的重力， G2 為大轉(zhuǎn)盤的重力。 ) 因?yàn)橹靼宓闹亓?G1 所有零件的質(zhì)量無法設(shè)計(jì)，考慮到后面伸出的板等的體積，所以按 2000*2000 的實(shí)體進(jìn)行計(jì)算即可。所以 G1=l*l*b*p*g（其中 l為主架邊長(zhǎng)， b 為主架厚度， p 為鑄鋼密度。） l 為 2m， b 為 0.015m， p=7.8*1000， g 取 10，所以 G1=4680 牛，同樣根據(jù)公式（ 4），得 208.81 牛， 所以 G=4888.81 牛。根據(jù)查機(jī)械手冊(cè)， 根據(jù)表 2-3 力學(xué)性能 :抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、收縮率分別是： 600MPa、 240MPa、 22%、35%。 有已知這兒設(shè)拉伸螺釘?shù)拿娣e為 s，用時(shí)考慮到安全系數(shù)，因?yàn)檫x用的是 鑄鋼，作為鑄鋼其安全系數(shù)為 1.5-2.5，這里取合適的 2，同時(shí)，由于載荷的不計(jì) 12 算不準(zhǔn)確應(yīng)在加上 20%-50%。所以，加上 50%，得安全系數(shù)取 2.5， S 3F/tmax（ F=G/tmax 為鋼的屈服強(qiáng)度） 所以 s 50.925*10-6 立方米。又因?yàn)?s=3.14r2，所以得 r=4.03mm，故取螺桿直徑42mm 滿足要求。同時(shí)對(duì)于下面接觸處壓力要求，根據(jù)上面計(jì)算。有已知肯定滿足要求。完成此設(shè)計(jì) 。 表 4-3 鋼的材料分析 4.2 對(duì)底座及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 有已知設(shè)計(jì)出圖形如下 4-4. 圖 4-4 底板 4.2.1 板材料的選擇 根據(jù)要求選用和主板一樣的材料。 13 4.2.2 對(duì)板厚的設(shè)計(jì) 有長(zhǎng) *寬 500*500，有表格 4-1.同樣選用厚度為 15mm。而對(duì)板的連接處的設(shè)計(jì)，由于在這板連接處的厚度一樣，所以其連接圓角同主板一樣。 4.2.3 對(duì)板大小的設(shè)計(jì) 有圖知底座上放置有電動(dòng)機(jī)，摩擦滾輪，絲杠夾緊機(jī)構(gòu)，所以它的寬度分別有這些因素決定。 （ 1）鏈條的設(shè)計(jì) 1）鏈輪的齒數(shù) 1921 zz 2）傳動(dòng)比 1i 3）計(jì)算功率 6091/6091/ ZAc KPK W(9) （ 11） 查表得工況系數(shù) 1Ak ，齒數(shù)系數(shù) 1)19/19()19/( 08.108.11 ZK Z 4）鏈條節(jié)距 由 計(jì) 算 功 率 Wc 609和 min/37.61 rn 查 圖 得 節(jié) 距P=38.1mm(NO.24A) 5）檢驗(yàn)小鏈輪的軸孔直徑 查表得 mmmmdk 6084max ，合適。 6）初定中心距 按要求 mmDa 1500 取 mma 4500 7）鏈節(jié)數(shù)pL 兩齒數(shù)相同時(shí) mmzpaL P 6.42191.38/4502/2 0 (12) 取pL=42 節(jié) 8）鏈條長(zhǎng)度 14 mmLpL P .1600421.38 9）理論中心距 mmpzla p 4381.382/)1942(2/)( (13) 10）實(shí)際中心距 mmaaa 4 3 75.4 4 40 0 4.05.4 4 4 (14) 圖 4-6 傳動(dòng)裝置示意圖 我們?cè)O(shè)計(jì)的是同步鏈輪，如圖 4-6傳動(dòng)，所以鏈輪直徑一樣，所以兩個(gè)中心距相等，取 437。同樣有另外同學(xué)設(shè)計(jì)可知絲杠夾緊機(jī)構(gòu)寬 140，所以 l1014，同樣各個(gè)機(jī)構(gòu)之間要保留一定得空隙，所以去 l=1500.而對(duì)于底座的長(zhǎng)根據(jù)主板的長(zhǎng)決定，并保留一定得余量，這里取 l1=2020.而對(duì)于上面螺孔設(shè)計(jì)根據(jù) 下式 l=l1+l2+l3+l4/2 （其中 l1 為絲杠夾緊機(jī)構(gòu)位置距底座上邊線的距離， l2 為絲杠機(jī)構(gòu)的寬度， l3 為絲杠夾緊機(jī)構(gòu)距滾筒的距離，l4 為鏈輪傳動(dòng)的中心距） （ 15） 有已知知 l2=140， l4=437，所以 l=358.5+l1+l3 所以取 l=500 因此可以確定側(cè)架位于底座的位置，從而繪制 8 個(gè)螺孔。同時(shí)知道絲杠滾輪機(jī)構(gòu) 和底座中心線對(duì)稱，位置取 l1=50， l3=91.5 這樣可以設(shè)計(jì)出其他螺釘所在底座的位置。 15 4.2.4 對(duì)底座絲杠夾緊機(jī)構(gòu)箱體的設(shè)計(jì) 根據(jù)另一位同學(xué)設(shè)計(jì)的絲杠上劃塊上螺紋孔和通孔的距離決定箱體的寬，同樣根據(jù)軸的直徑和軸上其它結(jié)構(gòu)決定決定箱體高度，箱體的距離又別人設(shè)計(jì)取500mm。完成設(shè)計(jì) 4.3 對(duì)側(cè)架上架的設(shè)計(jì) 4.3.1 對(duì)側(cè)架上架材料的選擇 側(cè)架上架材料的選擇，跟據(jù)其他結(jié)構(gòu)選擇，同為一體 結(jié)構(gòu)選材一樣。 4.3.2 對(duì)機(jī)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì) 根據(jù)已知，側(cè)架和上架的長(zhǎng) *寬根據(jù)設(shè)計(jì)小于 500*500，同時(shí)有其一邊很長(zhǎng)所以在這樣必須保證滿足要求的情況下，為節(jié)省材料，取厚度為 10mm。而對(duì)于他們連接處圓角的大小，且參照主板。 4.3.3 對(duì)側(cè)架和上架的尺寸設(shè)計(jì) （ 1）對(duì)于側(cè)架，根據(jù)已知，取側(cè)架寬為 100mm，而其高，根據(jù)主板長(zhǎng) 2000，其尺寸必須大于 2000，并且要保證主板在側(cè)架上有一定的上下活動(dòng)空間，另外還要求下面給部件保留一定的高度，所以在這里我們?nèi)?cè)架高度為 3000。 （ 2）而對(duì)于上架，由于和側(cè)架采 用配合的樣式所以其寬度同樣取 100mm，而長(zhǎng)度根據(jù)主板的長(zhǎng)度和主板相對(duì)側(cè)架距離決定。 4.4 對(duì)上架受力情況校核 有已知應(yīng)力校核對(duì)于矩形周界固定，中心受集中力 G=4888.81 牛拉力作用。其中心彎矩： Mmax =n（ 1-n） PL (其中 P 為壓力大小即 G， L 為架的長(zhǎng)度， n為作用力的點(diǎn)距邊線的距離是 nL) （ 16） 所以計(jì)算的出 Mmax=2419.96，而其抗彎截面系數(shù) n n=（ bh2-b1h12） /6（其中 b， h 分別是上架外矩形寬和厚， b1， h1 分別 ） 為上架中空的矩形的寬和厚） （ 17） 有已知求出 n=0.0297 而其應(yīng)力大小 t=Mmax/n （ 18） 所以 t=0.0815Mpa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于材料的屈服極限，所以合格。 16 5 對(duì)附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1 滑板滑塊機(jī)構(gòu) 對(duì)于滑板滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 5-1。 5.1.1 對(duì)滑板滑塊材料的選 擇， 由于零件尺寸較小，但是結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因此材料上仍可選用鑄鋼。 5.1.2 對(duì)滑板滑塊板厚的設(shè)計(jì) 考慮到滑塊的尺寸小于 200*200，因此根據(jù)表 4-1，這里應(yīng)該選擇板厚 6-8，因?yàn)橹骷苤亓坎⒉皇呛艽?，所以選擇壁厚 6m 足夠。而對(duì)于連接處圓角設(shè)計(jì)同樣參考上面的設(shè)計(jì)。 5.1.3 對(duì)滑板滑塊尺寸大小的設(shè)計(jì) 考慮到整個(gè)主板大小 2000*2000，并且要保證主板上下有移動(dòng)的空間大小為 500mm，所以在此滑板長(zhǎng)度 l 2500mm，這里取 2550mm，而其寬度根據(jù)側(cè)架寬度和滿足和滑塊的配合，選用 100mm。而滑塊相對(duì)于滑板來講，它是螺釘配合，必須保證螺釘所需的安裝尺寸 .取 120， 5.2 對(duì)螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 我們知道螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件，但是還是需要對(duì)螺釘進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是由于機(jī)構(gòu)要 17 圖 5-1 滑板滑塊機(jī)構(gòu) 圖 5-3 螺母 圖 5-2 螺釘 滿足要求就要做必要設(shè)計(jì)，由于我們機(jī)構(gòu)的復(fù)雜，但是受力并不是很大，所以其螺釘選擇參考以最小 M12 進(jìn)行設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)如圖 5-2， 5-3，地腳螺釘選 M16。接著對(duì)螺釘進(jìn)行校核。 這里以 M12 為例 已知，主板重量大約 4888.81 牛，而考慮到二桿 支撐，每個(gè)壓力 G1 大小 2444.405 牛，又已知側(cè)架大約重量 G2 G2=（ l1*l2） *4*l3*p（其中 l1 為側(cè)架厚度， l2 為側(cè)架寬度度，l3為側(cè)架高度， p為鋼密度取 7.8*1000千克 /立方米，） （ 19） G2=93.6 牛 18 而對(duì)于側(cè)架上螺釘?shù)倪x擇，我們選用 M12 螺釘。選用螺釘材料為 235 號(hào)鋼，所以可以的出屈服強(qiáng)度 t1=235Mpa，而經(jīng)查表安全系數(shù) S=2.5， 接下來對(duì)螺釘進(jìn)行校核，側(cè)架上螺釘主要受剪力作用 根據(jù) F=G1（ G1為 主板分在側(cè)架上的里為 2444.405 牛，）根據(jù)公式 4F/3.14d2m t（其中 t 螺釘許用壓應(yīng)力， d 為抗剪面直徑直徑， F 為受力大小，m 為螺栓抗剪面數(shù)目這里為 12，） （ 20） 求出 4F/3.14d2m=1.8Mpa，同樣根據(jù)公式 t=t1/S 求出 t=94Mpa 因?yàn)?1.8Mpa 94Mpa，所以符合要求。 5.3 對(duì)上架上固定手柄的設(shè)計(jì) 上架固定主要采用螺紋連接實(shí)現(xiàn)固定，因此手柄設(shè)計(jì)根據(jù)配合件螺柱決定， 圖 5-4 手柄 同時(shí)手柄上有拔模傾角，根據(jù)已知選傾角 3-10 度，上端直徑 =42+固定手柄 上端 厚度，所以去上端為 70，下端取 90mm，完成設(shè)計(jì)。如圖 5-4. 6 結(jié)束語 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)